심장초음파 (Echo, Echocardiography)

심장에 초음파를 보내 반사되어 오는 초음파를 분석하여 영상을 만들고,

이를 이용하여 심장을 구성하고 있는 모든 구조물의 형태학적인 구조와 기능을 평가할 수 있다.

심혈관질환의 구조와 기능, 혈류역학적인 정보를 쉽게 반복적으로, 비침습적으로 얻을 수 있다.

 

심초음파에서는 2~5MHz의 주파수가 흔히 사용된다.

초음파의 transducer 내에는 압전결정체가 있는데, 이는 초음파의 발생과 반사된 초음파의 수신에 사용된다.

초음파의 속도는 매질의 밀도에 의해 결정되는데, 초음파가 체내로 발사되면, 체내에서 서로 다른 acoustic impedance를 가진 두 물질의 경계면에서 일부는 굴절(refraction)되어 투과되고, 일부는 반사(reflection)된다.

반사된 초음파는 기계에서 포착되며, 초음파 진단기는 그 시간을 거리로 환산하여 영상을 구성하게 된다.

경흉부 심초음파 TTE, TransThoracic Echocardiography
경식도 심초음파 TEE, TransEsophageal Echocardiography
부하 심초음파 Stress Echocardiography : exercise or dobutamine echo
조영 심초음파 Contrast Echocardiography : 기포가 크고 혈액 내 잔류수명이 짧아 좌우단락, 삼첨판 부전 진단에만 사용

 

흔히 사용되는 표준적인 탐촉자(transducer)의 위치는

흉골연(parasternal), 심첨부(apical), 늑골하부(subcostal), 흉골상부(suprasternal)이다.

심장의 기저부에서 심첨부에 이르는 축을 따라 단면을 형성하는 것을 장축단면도(long-axis view),

그 직각으로 식빵 자르듯이 단면을 얻는 것을 단축단면도(short-axis view)라고 한다.

 

[Parasternal Long-Axis (PSLA) View] In this view, the LV is positioned below the right ventricle.

 

[Parasternal Short-Axis (PSSA) View] To measure fractional area shortening, a PSSA view should be obtained at the level of the papillary muscles.

 

심초음파 검사의  진단적 유용성

1. 심장의 크기와 기능의 평가

심방과 심실의 크기를 측정할 수 있는데, 특히 좌심실의 크기와 수축기능을 평가하는 것은 심질환의 평가와 치료에서 매우 중요하다. 좌심실의 수축기능은 전반적인 수축기능(Global LV systolic function)과 국소적인 수축기능(Regional LV systolic function)으로

구분하여 평가하며, 생존율과 사망률을 평가하는 데 중요한 지표로 이용된다. 좌심실의 전반적인 수축기능(Global LV systolic function)은 구혈률(EF, Ejection Fraction)로 표시하는데, 이는 좌심실의 확장기말 용적에서 수축기말 용적을 뺀 박출량(Stroke volume)을 좌심실의 확장기말 용적으로 나눈 백분율 값을 말하며, 55% 이상이 정상이다. 좌심실 구혈률은 심장부하에 영향을 받으므로 특히 후부하가 증가되어 있는 고혈압, 대동맥 협착증, 전신혈관의 저항이 증가되어 있는 경우에 감소될 수 있다.

 

 

2. 좌심실 비후와 심실벽 두께의 평가

1) 동심성 비후(Concentric hypertrophy) : 고혈압, 대동맥 협착증과 같은 압력부하가 좌심실에 장기간 지속되는 경우

2) 편심성 비후(Eccentric hypertrophy) : 대동맥판 폐쇄부전과 같은 용적부하가 좌심실에 장기간 지속되는 경우

 

3. 우심실과 폐동맥 고혈압의 평가

우심실의 수축기능은 좌심실에서 발생하는 일차적인 질환 때문에 이차적으로 발생하는 경우가 대부분이다. 즉 좌측판막질환, 허혈성 심질환, 심근질환 등에 의해 좌심실의 기능 부전이 발생하면, 이차적으로 폐동맥압의 상승이 발생하여 우심실의 후부하를 상승시키고, 이로 인해 우심실의 수축기능은 감소된다.

 

4. 심장판막의 평가

심장판막질환에 있어 심초음파 검사는 필수적인 과정이다. 판막의 형태 변화에 근거한 질환의 원인 파악과 판막기능 평가를 가능하게 하여 판막질환의 진단에 결정적인 역할을 하고 있다. 판막질환은 원인질환, 만성도 및 중증도에 따라 다양한 심장판막의 형태변화를 보이며, 주변 심장 구조의 형태 및 기능 변화를 유발하게 된다. 심초음파로 확인할 수 있는 대표적인 판막질환으로는 승모판 협착증/역류증/탈출증, 대동맥판 협착증/역류증, 삼첨판 역류증/협착증, 폐동맥판 협착증 등이 있다.

 

5. 심장막의 평가

심장압전(Cardiac Tamponade)이 있는 경우에는 전형적으로 많은 양의 심장막 삼출액이 심장막에 고여 있음을 발견할 수 있으며, 심실의 이완기에 혈액 유입이 감소된 모습을 쉽게 발견할 수 있다. 또한 압력이 비교적 낮은 우심실의 함몰이 이완기 때 관찰된다.

TTE from apical four chamber view shows enlarged right ventricle(RV) and right atrium(RA). There is pericardial effusion(PE) compressing left ventricle(LV) and left atrium (LA).

6. 심내막염의 평가

심내막염에 의한 증식물(vegetation)을 발견하는 데에 결정적인 역할을 하며, 이외에도 심장판막의 천공, 판막륜 주위의 농양, 농양에 의한 누(fistula) 등의 심내막염 합병증을 진단하는데 결정적인 역할을 한다. 증식물(vegetation)은 주로 판막에 붙어 있으면서 혈류에 따라 움직인다. 증식물의 크기가 10mm 이상 크고 움직임도 매우 클 때 색전의 위험도가 높은 것으로 알려져 있다.

 

7. 대동맥의 평가

상행대동맥, 대동맥궁, 복부대동맥을 관찰할 수 있고, 대동맥 박리가 있을 때에는 내막 파열에 의한 flap과 색도플러 초음파를 통해 entry와 reentry를 관찰할 수 있다.

 

8. 허혈성 심질환의 평가

정상적인 심장의 경우 심장의 국소 벽운동이 증가하고, 심근이 두꺼워지며, Ejection Fraction이 증가하는데

관동맥 질환이 있는 경우에는 심근 허혈이 유발되어 국소 벽운동의 장애가 새롭게 생기거나 기존의 장애가 더 악화되기도 하고

허혈 부위의 심근 수축이 지연되기도 하며(delayed contraction), 좌심실이 일시적으로 더 커지는 등의 변화가 유발된다.

 

허혈성 심근을 진단하는 2가지 기준

① 국소 벽운동장애(RWMA, Regional Wall Motion Abnormality)

② 심실벽이 수축기에 두꺼워지지 않음

Scoring system for grading wall motion

Each segment is then scored, using the following criteria:

• Normokinesia (1 point) : normal wall thickening and endocardial excursion
• Hypokinesia (2 points) : reduced wall thickening, reduced endocardial excursion
• Akinesia (3 points) : absence of either wall thickening or endocardial excursion
• Dyskinesia (4 points) : systolic outward stretching or thinning
  includes "aneurysmal" wall motion, which bulges eccentrically during both systole and diastole

심근에 혈류가 차단될 때 심근은 거의 대부분 빠른 시간 내에 수축력이 감소되어 심실벽의 운동장애가 일어난다.

심근경색증이 발병하면 일반적으로 정상 심근은 보상적으로 과운동을 한다.

심근경색증이 진행되어 반흔을 형성할 때 심실벽이 얇아지고(thinning), 심초음파 상 밝기(brightness)가 증가하는 양상을 보인다.

 

The most frequent cause of regional wall motion abnormality is ischemic heart disease. Myocardial infarction may cause regional hypokinesia, akinesia or dyskinesia. The distribution of wall motion abnormalities should match the territory of a coronary artery.

The wall motion score index is calculated by assigning each segment a score based on its systolic function (normal = 1, hypokinesis = 2, akinesis = 3, dyskinesis = 4). The index (WMSI) is calculated by dividing the sum of the wall motion scores of each segment by 17.